你是否想过，一种薄膜能同时拥有超疏水与超亲水或者导电与绝缘的双重特性？一件衣服可以同时具有保暖和降温的功能？在材料科学的奇妙世界里，Janus 静电纺丝膜（JEM）正以 "双面神" 的神奇姿态颠覆我们对传统织物的认知。这种融合了静电纺丝技术与 Janus 不对称设计的新型材料，正在功能服装、清洁能源、智能传感等领域掀起一场技术革命。

近日，四川大学杨璐铭教授&司一帆研究员和香港城市大学胡金莲教授在顶级期刊《Advanced Materials》上，发表了最新前沿综述“Janus Electrospun Membranes”， 文章明确了JEM的范畴与分类，回顾了 JEM 在功能性服装、清洁能源和智能传感等领域的应用。深入分析了 JEM 在各种应用场景中的构建方法、功能原理和关键机制”。最后，探讨了 JEM 在大规模制备、性能优化、跨学科应用等方面面临的实际挑战和技术瓶颈，旨在为研究人员提供潜在可行的引导和启发，推动 JEM 技术的科技突破和产业升级。

图1：JEM概述。

精妙设计：JEM 的结构构建策略

制备 Janus 静电纺丝膜的核心在于实现精确的不对称性调控，目前主要有三种设计策略（图2）：

图2： JEM构筑策略。

多层结构设计是最常用的方法，通过多次静电纺丝逐层构建不同特性的纳米纤维层。实验室中，只需更换纺丝溶液并调整参数，就能在同一基底上制备多层 JEM。在工业生产中，卷对卷电纺技术可实现多层 JEM 的连续制备，为规模化应用奠定基础。

复合结构设计则将静电纺丝与其他技术结合，取长补短。当静电纺丝作为主要方法时，可在纳米纤维膜表面构建功能性涂层。而当静电纺丝作为辅助方法时，纳米纤维层可调节基底的润湿性和物理性能等，如在热管理材料表面引入静电纺丝层增强隔热效果。该策略是最为常用和可行的选择。

单层结构设计是最具挑战性的策略。其优势在于可以通过单层结构杜绝分层现象的发生，极大的提高JEM的耐用性。但是，这种方法需要在数百纳米至数百微米的尺度内构建不对称性。通过单面等离子体处理、实时调控纺丝溶液比例等创新方法，研究者成功在单层膜内实现了润湿性梯度。但总体而言，可控性低，难度很大。

核心挑战：层间结合力的强化

多层 JEM 面临的最大挑战是层间结合力薄弱，容易在使用中发生分层和断裂。研究者们开发了多种物理和化学策略来解决这一问题（图3）：

图3：JEM层间结合强化策略。

物理策略包括加压、超声和结构设计。热压处理通过高温使聚合物部分熔融，冷却后增强层间结合，但可能破坏纳米纤维的多孔结构。超声焊接利用高频机械振动产生的摩擦热实现局部熔融结合，具有能耗低、定位精确的优点。共纺技术则通过让不同层的纳米纤维在纺丝过程中相互缠绕，形成类似 "分子纠缠" 的结构，有望从根本上防止分层。

化学策略主要依靠交联反应增强层间作用力。例如，通过热处理使 SEBS 聚合物链间形成更强的相互作用，或利用多巴胺的超强粘附性在纤维表面形成涂层，促进层间化学结合。这些方法能显著提高膜的力学性能，但需要精确控制反应位点和条件，技术难度较大。

如何平衡孔隙率、结合强度和柔韧性之间的关系是层间结合力优化设计的关键与核心。研究者需根据应用场景来综合考虑，如可穿戴传感器需优先保证柔韧性，而工业过滤膜则需侧重强度和孔隙率的平衡。

多元应用：从功能服装到智能器件

Janus 静电纺丝膜的不对称特性使其在多个领域展现出独特优势：

单向导湿是 JEM 最具代表性的应用之一。基于亲水-疏水多孔结构的不对称设计，液体能从疏水表面渗透到亲水层，反之则不行。这种特性被广泛应用于功能服装，可将人体汗液定向传输至织物外层并加速蒸发，实现被动冷却。在伤口敷料中，JEM 的疏水层可保持伤口干燥，亲水层则吸收渗出液，加速愈合过程（图4）。

图4：具有单向导湿性能的JEM机理及应用。

能源与环境领域也能看到 JEM 的身影。在光催化方面，具有不对称润湿性的双层 JEM 能高效促进氧气传输至反应位点，提高光催化还原氧气生成过氧化氢的效率。膜蒸馏中，JEM 可以解决传统膜的污染问题。此外，JEM 在雾水收集、金属提取等领域也展现出巨大潜力。

智能传感与柔性电子是 JEM 的另一重要应用方向。通过设计导电性不对称结构，JEM 可用于制备压电 / 摩擦电纳米发电机，将机械能转化为电能。在柔性导体领域，液态金属与 JEM 的结合产生了突破性成果。

温度调控方面，JEM 通过热导率、透过率、反射率等物理性能的不对称设计，可利用一件衣服同时实现保温或者制冷的目的。

图5：基于导热性不对称的JEM的应用。

未来展望：挑战与机遇并存

尽管 Janus 静电纺丝膜展现出广阔前景，但其发展仍面临诸多挑战。工业化生产多层 JEM 的设备设计、层间结合力的进一步提升、JEM 概念的普及与标准化等问题亟待解决。未来，通过开发新型聚合物材料、设计多孔连接层、集成人工智能优化制备过程等方法，有望突破这些瓶颈。

未来潜在的发展趋势中，大规模集成化生产将是 JEM 实现产业化的关键。下一代多功能电纺生产线应涵盖从聚合物溶液制备到最终产品的全流程，通过模块化设计实现灵活配置（图6）。随着技术的成熟，JEM 有望在智能服装、可穿戴设备、环境治理等领域实现大规模应用，为我们的生活带来颠覆性变化。

图6：结论与展望。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202507498